本發(fā)明屬于擰緊機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種螺帽擰緊機(jī)控制系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)：

目前國(guó)內(nèi)汽車廠用到的汽車電機(jī)裝配流水線皮帶輪并緊螺帽擰緊機(jī)有很多種類，控制方式也是多種多樣，但是其擰緊扭矩和角度的精度往往達(dá)不到生產(chǎn)要求，而且性能不是很穩(wěn)定，故障率居高不下。其實(shí)產(chǎn)生這些問(wèn)題的主要原因是擰緊機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，控制方式繁瑣，響應(yīng)速度慢，擰緊扭矩不穩(wěn)定，擰緊角度不準(zhǔn)確，設(shè)備體積龐大，并且維修維護(hù)復(fù)雜，沒(méi)有上位機(jī)不能工作，相應(yīng)的價(jià)格也十分昂貴。

專利一種基于can總線多功能擰緊機(jī)控制系統(tǒng)(公開號(hào)：cn205427536u)公開了一種包括一個(gè)主控制器和多個(gè)軸控制器，所述主控制器包括第一控制單元和與所述第一控制單元連接的第一can總線通訊電路，每個(gè)所述軸控制器均包括第二控制單元和與所述第二控制單元連接的第二can總線通訊電路，所述第一can總線通訊電路和所述第二can總線通訊電路通訊連接。此專利采用多個(gè)控制器對(duì)擰緊機(jī)進(jìn)行控制，控制過(guò)程復(fù)雜難以操作，且設(shè)備體積龐大，維修復(fù)雜，沒(méi)有上位機(jī)不能工作，成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種僅對(duì)扭矩和扭轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢測(cè)和分析，以此控制整個(gè)加工過(guò)程、進(jìn)行殘次品判斷和報(bào)警處理的螺帽擰緊機(jī)控制系統(tǒng)及其方法。

本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：

一種螺帽擰緊機(jī)控制系統(tǒng)，包括電源以及與所述電源分別連接的觸摸屏、plc和伺服系統(tǒng)，所述plc分別與所述觸摸屏和所述伺服系統(tǒng)連接，所述觸摸屏內(nèi)設(shè)有相互連接的參數(shù)設(shè)置模塊、存儲(chǔ)模塊和控制操作模塊，所述plc上設(shè)有故障處理模塊和人機(jī)交互模塊，所述plc控制連接有工作臺(tái)升降機(jī)構(gòu)、皮帶輪加緊機(jī)構(gòu)、套筒機(jī)構(gòu)，所述伺服系統(tǒng)連接有擰緊裝置，所述plc與所述伺服系統(tǒng)之間連接有扭矩傳感器。

優(yōu)選的，所述參數(shù)設(shè)置模塊包括擰緊扭矩設(shè)定、擰緊扭矩的上下限值、擰緊角度設(shè)定、擰緊角度的上下限值、快進(jìn)行程、快進(jìn)行程的上下限值、工進(jìn)行程、工進(jìn)行程的上下限值、預(yù)設(shè)產(chǎn)品生產(chǎn)件數(shù)和伺服加速時(shí)間，所述參數(shù)設(shè)置模塊通過(guò)所述觸摸屏對(duì)所述plc進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，進(jìn)行相應(yīng)工作。

優(yōu)選的，所述plc還設(shè)有報(bào)警模塊，所述報(bào)警模塊通過(guò)所述故障處理模塊連接所述伺服系統(tǒng)，通過(guò)plc檢測(cè)夾緊是否到位，如在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有夾緊則報(bào)警。

優(yōu)選的，所述人機(jī)交互模塊設(shè)有急停按鈕，所述急停按鈕通過(guò)所述plc控制所述工作臺(tái)升降機(jī)構(gòu)、所述皮帶輪加緊機(jī)構(gòu)、所述套筒機(jī)構(gòu)和所述擰緊裝置，任意時(shí)刻按下急停按鈕系統(tǒng)將立即停止運(yùn)行。

優(yōu)選的，所述觸摸屏上設(shè)有usb接口，所述usb接口外接usb設(shè)備，進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出。

優(yōu)選的，所述一種螺帽擰緊機(jī)控制系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟：

s1：所述電源啟動(dòng)，在進(jìn)入工作狀態(tài)后載入所述參數(shù)設(shè)定，根據(jù)所述設(shè)定的參數(shù)，所述plc控制所述工作臺(tái)升降機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作臺(tái)下降；

s2：所述工作臺(tái)下降到位后所述皮帶輪夾緊機(jī)構(gòu)將皮帶輪夾緊，螺帽落入所述套筒機(jī)構(gòu)的套筒扳手進(jìn)行套合；

s3：所述伺服系統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述擰緊裝置開始擰緊操作，先以工進(jìn)速度快速前進(jìn)，至接近擰緊點(diǎn)后自動(dòng)轉(zhuǎn)入工進(jìn)階段，以較低的速度擰緊螺帽；

s4：擰緊至預(yù)設(shè)的扭矩值后，所述伺服系統(tǒng)停止工作，此時(shí)所述plc控制所述皮帶輪夾緊機(jī)構(gòu)松開，所述工作臺(tái)升降機(jī)構(gòu)將工作臺(tái)連同電機(jī)再次上升，套筒和螺帽脫離，加工結(jié)束。

本發(fā)明的有益效果是：系統(tǒng)采用plc為控制核心，具有較高精度的擰緊扭矩和擰緊轉(zhuǎn)角的檢測(cè)控制精度；plc設(shè)有故障處理模塊和報(bào)警模塊，具有一定的自檢功能，對(duì)i/o連接、伺服信號(hào)、人機(jī)交互連接、傳感器連接等進(jìn)行檢測(cè)，以方便操作前判斷和用戶進(jìn)行設(shè)備維修維護(hù)；觸摸屏具有存儲(chǔ)模塊，實(shí)時(shí)輸出扭矩曲線并存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)，以方便操作人員及時(shí)直觀觀察設(shè)備工作情況并及時(shí)做出正確判斷；采用急停按鈕操作和人機(jī)交互操作并存的操作方式，強(qiáng)化了操作的方便性和人機(jī)交互的人性化。

附圖說(shuō)明

附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1是本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是擰緊扭矩和擰緊角度結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是擰緊扭矩和擰緊角度關(guān)系示意圖；

圖4是擰緊動(dòng)作流程圖；

圖中標(biāo)記為：1.螺紋付間摩擦；2.端面摩擦。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種螺帽擰緊機(jī)控制系統(tǒng)，包括電源以及與電源分別連接的觸摸屏、plc和伺服系統(tǒng)，plc分別與觸摸屏和伺服系統(tǒng)連接，觸摸屏內(nèi)設(shè)有相互連接的參數(shù)設(shè)置模塊、存儲(chǔ)模塊和控制操作模塊，plc上設(shè)有故障處理模塊和人機(jī)交互模塊，plc控制連接有工作臺(tái)升降機(jī)構(gòu)、皮帶輪加緊機(jī)構(gòu)、套筒機(jī)構(gòu)，伺服系統(tǒng)連接有擰緊裝置，plc與伺服系統(tǒng)之間連接有扭矩傳感器。plc還設(shè)有報(bào)警模塊，報(bào)警模塊通過(guò)故障處理模塊連接伺服系統(tǒng)，通過(guò)plc檢測(cè)夾緊是否到位，如在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有夾緊則報(bào)警。人機(jī)交互模塊設(shè)有急停按鈕，急停按鈕通過(guò)plc控制工作臺(tái)升降機(jī)構(gòu)、皮帶輪加緊機(jī)構(gòu)、套筒機(jī)構(gòu)和擰緊裝置，任意時(shí)刻按下急停按鈕系統(tǒng)將立即停止運(yùn)行。觸摸屏上設(shè)有usb接口，usb接口外接usb設(shè)備，進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出。進(jìn)一步地，參數(shù)設(shè)置模塊包括擰緊扭矩設(shè)定、擰緊扭矩的上下限值、擰緊角度設(shè)定、擰緊角度的上下限值、快進(jìn)行程、快進(jìn)行程的上下限值、工進(jìn)行程、工進(jìn)行程的上下限值、預(yù)設(shè)產(chǎn)品生產(chǎn)件數(shù)和伺服加速時(shí)間，參數(shù)設(shè)置模塊通過(guò)觸摸屏對(duì)plc進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，進(jìn)行相應(yīng)工作。

如圖1-圖3所示，因擰緊過(guò)程中存在螺紋付間摩擦1和端面摩擦2，所以正品判斷有兩個(gè)判據(jù)，即擰緊扭矩和擰緊角度。進(jìn)入擰緊工作過(guò)程，通過(guò)plc監(jiān)視實(shí)際扭矩的值，當(dāng)?shù)竭_(dá)停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，擰緊扭矩的最大值合格的條件是：擰緊扭矩下限<擰緊扭矩最大值<擰緊扭矩上限。擰緊過(guò)程結(jié)束時(shí)，通過(guò)plc自動(dòng)測(cè)量擰緊角度，擰緊角度合格的條件是：擰緊角度下限<擰緊角度值<擰緊扭矩上限，即擰緊角度用應(yīng)在圖3中的“角1”和“角3”范圍之內(nèi)。即擰緊過(guò)程中存在螺紋付間摩擦1和端面摩擦2，所以實(shí)際顯示的扭矩應(yīng)進(jìn)行修正，此修正數(shù)據(jù)由plc測(cè)量，修正值如圖3中的“擰緊開始”值。

如圖1-圖4所示，一種螺帽擰緊機(jī)控制系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟：

s1：電源啟動(dòng)，在進(jìn)入工作狀態(tài)后載入?yún)?shù)設(shè)定，根據(jù)設(shè)定的參數(shù)，plc控制工作臺(tái)升降機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作臺(tái)下降；

s2：工作臺(tái)下降到位后皮帶輪夾緊機(jī)構(gòu)將皮帶輪夾緊，螺帽落入套筒機(jī)構(gòu)的套筒扳手進(jìn)行套合

s3：伺服系統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述擰緊裝置開始擰緊操作，先以工進(jìn)速度快速前進(jìn)，至接近擰緊點(diǎn)后自動(dòng)轉(zhuǎn)入工進(jìn)階段，以較低的速度擰緊螺帽；

s4：擰緊至預(yù)設(shè)的扭矩值后，伺服系統(tǒng)停止工作，此時(shí)plc控制皮帶輪夾緊機(jī)構(gòu)松開，工作臺(tái)升降機(jī)構(gòu)將工作臺(tái)連同電機(jī)再次上升，套筒和螺帽脫離，加工結(jié)束。

如圖1-圖4所示，一種螺帽擰緊機(jī)控制系統(tǒng)在控制過(guò)程中，技術(shù)人員在人機(jī)交互模塊上預(yù)先輸入產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)，如擰緊扭矩設(shè)定、擰緊扭矩的上下限值、擰緊角度設(shè)定、擰緊角度的上下限值、快進(jìn)行程、快進(jìn)行程的上下限值、工進(jìn)行程、工進(jìn)行程的上下限值、預(yù)設(shè)產(chǎn)品生產(chǎn)件數(shù)、伺服加速時(shí)間等。系統(tǒng)在進(jìn)入工作狀態(tài)后載入上述參數(shù)并按照設(shè)定參數(shù)進(jìn)行工作。電源啟動(dòng)，工作臺(tái)下降，下降到位后，皮帶輪夾緊機(jī)構(gòu)開始夾緊，通過(guò)plc檢測(cè)夾緊是否到位，如在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有夾緊則報(bào)警。夾緊后經(jīng)延時(shí)plc控制伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)擰緊裝置工作，擰緊裝置套上螺帽，套合后開始快進(jìn)，快進(jìn)過(guò)程中監(jiān)控快進(jìn)扭矩，如高于快進(jìn)扭矩上限或低于快進(jìn)扭矩下限則停止快進(jìn)并報(bào)警，如快進(jìn)扭矩正常則在到達(dá)快進(jìn)行程后轉(zhuǎn)入工進(jìn)。工進(jìn)過(guò)程中監(jiān)視工進(jìn)扭矩，如工進(jìn)扭矩高于工進(jìn)擰緊上限或低于工進(jìn)扭矩下限則停止工進(jìn)并報(bào)警。如正常則繼續(xù)工進(jìn)，進(jìn)入擰緊扭矩階段則監(jiān)視擰緊角度，如擰緊角度大于設(shè)定的上限值或低于設(shè)定的下限值則停止工進(jìn)并報(bào)警。如正常則繼續(xù)工進(jìn)，至擰緊扭矩設(shè)定值后停止擰緊，并記錄擰緊扭矩和擰緊角度的實(shí)際數(shù)值并分配該工件的標(biāo)號(hào)存儲(chǔ)于制定地址。接著夾緊機(jī)構(gòu)松開，松開到位后工作臺(tái)上升，上升到位后加工過(guò)程結(jié)束。再次按下啟動(dòng)按鈕可進(jìn)行下一工件的擰緊加工。

上述過(guò)程中的任意時(shí)刻按下急停按鈕系統(tǒng)將立即停止運(yùn)行并記錄相應(yīng)工作過(guò)程中的參數(shù)以便檢修。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。